C++ static关键字
Posted Du_huili
tags:
篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了C++ static关键字相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
参考链接:C++中的static关键字总结 (本文只是在对原博客理解的基础上进行重新将格式排版,加深自己的理解的同时,方便日后巩固。通篇整理下来后越发觉得原博客写的很清楚,非常感谢原作者的分享!)
总的来说,C++的static有两种用法:一是面向过程程序设计中的static,二是面向对象程序设计中的static;前者应用于普通变量和函数,不涉及类,后者主要是static在类中的作用。
1. 面向过程设计中的static
面向过程程序设计中的static主要用于 全局变量,局部变量以及函数。
1.1 静态全局变量
在全局变量前加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。举一个静态全局变量的例子,如下:
//Example 1
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
void main()
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
void fn()
n++;
cout<<n<<endl;
输出结果:
20
21
静态全局变量有以下特点:
• 该变量在全局数据区分配内存;静态变量都在全局数据区分配内存,包括后面将要提到的静态局部变量。 一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。
• 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0;在上面的例子中,如果main函数内没有 n=20;
那输出结果就会是 0 1;如果将static int n;
改为int n;
代码仍然正确,此时n是全局变量,只要是全局变量就可以在文件中共享。但此时如果不给n赋予初始值即没有n=20;
这行代码,程序便会报错,因为静态变量会自动初始化为0,即使不给其赋值也不会报错,但是普通的变量如果不给其赋值程序则不能正确编译通过。
• 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的;因此静态全局变量不能被其他文件所用,利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量,而不必担心命名冲突。比如例2:
//Example 2
//File1
void fn();
static int n; //定义静态全局变量
void main()
n=20;
cout<<n<<endl;
fn();
//File2
extern int n;
void fn()
n++;
cout<<n<<endl;
编译并运行Example 2,会发现上述代码可以分别通过编译,但运行时出现错误。因为在File1中定义的静态全局变量n,因此不能在File2中进行extern扩展使用。当将 static int n; //定义静态全局变量
改为 int n; //定义全局变量
再次编译运行程序则可以顺利通过。这是因为所有未加static前缀的全局变量(和函数)都具有全局可见性,其它的源文件也能访问。
1.2 静态局部变量
在局部变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态局部变量。 举一个静态局部变量的例子,如下:
//Example 3
void fn();
void main()
fn();
fn();
fn();
void fn()
static int n = 10;
cout<<n<<endl;
n++;
输出结果:
10
11
12
通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。
但有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。
静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中,每次的值保持到下一次调用,直到下次赋新值。
静态局部变量有以下特点:
• 该变量在全局数据区分配内存;
• 静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化,即以后的函数调用不再进行初始化;所以上面的例子中,第二次和第三次调用fn();
函数并不会重新初始化n的值,而是直接从全局数据区中获取该值进行cout,n++则给n重新赋新的值。
• 静态局部变量一般在声明处初始化,如果没有显式初始化,会被程序自动初始化为0;
• 它始终驻留在全局数据区,直到程序运行结束,但其作用域为局部作用域,当定义它的函数或语句块结束时,其作用域随之结束;
1.3 静态函数
在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同,它只能在声明它的文件当中可见,不能被其它文件使用。 静态函数的例子:
//Example 4
static void fn();//声明静态函数
void main()
fn();
void fn()//定义静态函数
int n=10;
cout<<n<<endl;
定义静态函数的好处:
• 静态函数不能被其它文件所用;
• 其它文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突;
2. 面向对象的static关键字(类中的static关键字)
2.1 静态成员变量
在类内成员变量的声明前加上关键字static,该成员变量就是类内的静态成员变量。先举一个静态数据成员的例子。
//Example 5
class Myclass
public:
Myclass(int a,int b,int c);
void GetSum();
private:
int a,b,c;
static int Sum;//声明静态数据成员
;
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态数据成员
Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
this->a=a;
this->b=b;
this->c=c;
Sum+=a+b+c;
void Myclass::GetSum()
cout<<"Sum="<<Sum<<endl;
void main()
Myclass M(1,2,3);
M.GetSum(); //M.sum=6;
Myclass N(4,5,6);
N.GetSum(); //N.sum=M.sum+4+5+6=21;
M.GetSum(); //M.sum=N.sum=21;
输出结果:
Sum=6
Sum=21
Sum=21
可以看出,静态数据成员有以下特点:
• 对于类的非静态成员变量,每实例化一个对象时都会重新拷贝生成一个成员变量,而静态成员变量则被当作是类的成员,无论使用这个类定义了多少个实例对象,静态成员变量在程序中也只有一份拷贝,由该类型的所有对象共享访问。
也就是说,静态成员变量是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说,静态数据成员只分配一次内存,供所有对象共用。所以,静态成员变量的值对每个对象都是一样的,而且它的值可以更新;
• 静态成员变量存储在全局数据区。静态成员变量定义时要分配空间,所以不能在类声明中定义。在Example 5中,语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员;
• 静态成员变量和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则;
• 因为静态数据成员在全局数据区分配内存,属于本类的所有对象共享,所以,它不属于特定的类对象,在没有产生类对象时其作用域就可见,即在没有产生类的实例时,我们就可以操作它;
• 静态成员变量初始化与一般成员变量初始化不同。静态数据成员初始化的格式为: <数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值> 如:int Myclass::Sum=0;
• 类的静态成员变量有两种访问形式: <类对象名>.<静态成员变量名> 如:M.Sum;
或 <类类型名>::<静态成员变量名> 如:MyClass::Sum;
,当然如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员,在本例中由于Sum是private权限,所以其实不能直接访问到);
• 静态成员变量主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类,每个实例的利息都是相同的。所以,应该把利息设为存款类的静态成员变量。这有两个好处,第一,不管定义多少个存款类对象,利息这个成员变量都共享分配在全局数据区的内存,所以节省存储空间。第二,一旦利息需要改变时,只要改变一次,则所有存款类对象的利息全改变过来了;
• 同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势: 1. 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间,因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性; 2. 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员,而全局变量不能;
2.2 静态成员函数
与静态成员变量一样,我们也可以创建一个静态成员函数,它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。
静态成员函数与静态成员变量一样,都是类的内部实现,属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针,this指针指向类的对象本身,因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下,this是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比,静态成员函数由于不是与任何的对象相联系,因此它不具有this指针。从这个意义上讲,它无法访问属于类对象的非静态数据成员,也无法访问非静态成员函数,它只能调用其余的静态成员函数。下面举个静态成员函数的例子。
//Example 6
class Myclass
public:
Myclass(int a,int b,int c);
static void GetSum();//声明静态成员函数
private:
int a,b,c;
static int Sum;//声明静态成员变量
;
int Myclass::Sum=0;//定义并初始化静态成员变量
Myclass::Myclass(int a,int b,int c)
this->a=a;
this->b=b;
this->c=c;
Sum+=a+b+c; //非静态成员函数可以访问静态成员变量
void Myclass::GetSum() //静态成员函数的实现
// cout<<a<<endl; //错误代码,a是非静态成员变量,静态成员函数无法访问
cout<<"Sum="<<Sum<<endl; //静态成员函数只能访问静态成员变量
void main()
Myclass M(1,2,3);
M.GetSum();
Myclass N(4,5,6);
N.GetSum();
Myclass::GetSum();
输出结果:
Sum=6
Sum=21
Sum=21
关于静态成员函数,可以总结为以下几点:
• 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static;
• 静态成员之间可以相互访问,包括静态成员函数访问静态成员变量和访问静态成员函数;
• 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态成员变量;
• 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态成员变量;
• 由于没有this指针的额外开销,因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长;
• 调用静态成员函数,可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数,也可以直接使用如下格式: <类名>::<静态成员函数名>(<参数表>)调用类的静态成员函数。
C++中的static关键字
C++的static有两种用法:面向过程程序设计中的static和面向对象程序设计中的static。前者应用于普通变量和函数,不涉及类;后者主要说明static在类中的作用。一、面向过程设计中的static
1、静态全局变量
在全局变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态全局变量。我们先举一个静态全局变量的例子,如下:
静态全局变量有以下特点:
- 该变量在全局数据区分配内存;
- 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0(自动变量的值是随机的,除非它被显式初始化);
- 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的,而在文件之外是不可见的;
代码区 |
全局数据区 |
堆区 |
栈区 |
一般程序的由new产生的动态数据存放在堆区,函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。细心的读者可能会发现,Example 1中的代码中将
改为
程序照样正常运行。
的确,定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享,但定义静态全局变量还有以下好处:
静态全局变量不能被其它文件所用;
其它文件中可以定义相同名字的变量,不会发生冲突;
您可以将上述示例代码改为如下:
编译并运行这个程序,您就会发现上述代码可以分别通过编译,但运行时出现错误。试着将
改为再次编译运行程序,细心体会全局变量和静态全局变量的区别。
2、静态局部变量
在局部变量前,加上关键字static,该变量就被定义成为一个静态局部变量。
我们先举一个静态局部变量的例子,如下:
通常,在函数体内定义了一个变量,每当程序运行到该语句时都会给该局部变量分配栈内存。但随着程序退出函数体,系统就会收回栈内存,局部变量也相应失效。
但有时候我们需要在两次调用之间对变量的值进行保存。通常的想法是定义一个全局变量来实现。但这样一来,变量已经不再属于函数本身了,不再仅受函数的控制,给程序的维护带来不便。
静态局部变量正好可以解决这个问题。静态局部变量保存在全局数据区,而不是保存在栈中,每次的值保持到下一次调用,直到下次赋新值。
静态局部变量有以下特点:
(1)该变量在全局数据区分配内存;
(2)静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化,即以后的函数调用不再进行初始化;
(3)静态局部变量一般在声明处初始化,如果没有显式初始化,会被程序自动初始化为0;
(4)它始终驻留在全局数据区,直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域,当定义它的函数或语句块结束时,其作用域随之结束;
3、静态函数
在函数的返回类型前加上static关键字,函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同,它只能在声明它的文件当中可见,不能被其它文件使用。
静态函数的例子:
定义静态函数的好处:
静态函数不能被其它文件所用;
其它文件中可以定义相同名字的函数,不会发生冲突;
二、面向对象的static关键字(类中的static关键字)
1、静态数据成员
在类内数据成员的声明前加上关键字static,该数据成员就是类内的静态数据成员。先举一个静态数据成员的例子。
可以看出,静态数据成员有以下特点:
- 对于非静态数据成员,每个类对象都有自己的拷贝。而静态数据成员被当作是类的成员。无论这个类的对象被定义了多少个,静态数据成员在程序中也只有一份拷贝,由该类型的所有对象共享访问。也就是说,静态数据成员是该类的所有对象所共有的。对该类的多个对象来说,静态数据成员只分配一次内存,供所有对象共用。所以,静态数据成员的值对每个对象都是一样的,它的值可以更新;
- 静态数据成员存储在全局数据区。静态数据成员定义时要分配空间,所以不能在类声明中定义。在Example 5中,语句int Myclass::Sum=0;是定义静态数据成员;
- 静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则;
- 因为静态数据成员在全局数据区分配内存,属于本类的所有对象共享,所以,它不属于特定的类对象,在没有产生类对象时其作用域就可见,即在没有产生类的实例时,我们就可以操作它;
- 静态数据成员初始化与一般数据成员初始化不同。静态数据成员初始化的格式为:
<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值> - 类的静态数据成员有两种访问形式:
<类对象名>.<静态数据成员名> 或 <类类型名>::<静态数据成员名>
如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员),可在程序中,按上述格式来引用静态数据成员 ; - 静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类,每个实例的利息都是相同的。所以,应该把利息设为存款类的静态数据成员。这有两个好处,第一,不管定义多少个存款类对象,利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存,所以节省存储空间。第二,一旦利息需要改变时,只要改变一次,则所有存款类对象的利息全改变过来了;
- 同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势:
- 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间,因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性;
- 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员,而全局变量不能;
与静态数据成员一样,我们也可以创建一个静态成员函数,它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。静态成员函数与静态数据成员一样,都是类的内部实现,属于类定义的一部分。普通的成员函数一般都隐含了一个this指针,this指针指向类的对象本身,因为普通成员函数总是具体的属于某个类的具体对象的。通常情况下,this是缺省的。如函数fn()实际上是this->fn()。但是与普通函数相比,静态成员函数由于不是与任何的对象相联系,因此它不具有this指针。从这个意义上讲,它无法访问属于类对象的非静态数据成员,也无法访问非静态成员函数,它只能调用其余的静态成员函数。下面举个静态成员函数的例子。
关于静态成员函数,可以总结为以下几点:- 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static;
- 静态成员之间可以相互访问,包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数;
- 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员;
- 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员;
- 由于没有this指针的额外开销,因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长;
- 调用静态成员函数,可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数,也可以直接使用如下格式:
<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>)
调用类的静态成员函数。